臺大跨領域研究團隊研究成果刊登本期《美國國家科學院院刊》
《臺大校訊》（第994期）臺大化學系陳逸聰教授（亦為中研院原分所合聘研究員）與動物學研究所潘建源副教授所帶領的研究團隊，經過多年的合作與努力，終於成功地將矽奈米線場效應電晶體（silicon nanowire field-effect transistor，簡稱SiNW-FET）技術，應用於偵測蛋白質間的交互作用。在這個跨領域合作的過程中，為達成此研究目標，設計出各種實驗方式，也發表多篇重要的論文。最近的成果則是〈Label-free detection of protein-protein interactions using a calmodulin-modified nanowire transistor〉，已刊登於今年1月19日之《Proceedings of the National Academy of Sciences USA（美國國家科學院院刊，簡稱PNAS）》，第107期，自1047至1052頁。
生命科學的許多研究，都是以蛋白質間如何作用為基礎，從而發展出各種技術，以驗證是否有交互作用的存在。常用的方法如免疫沉澱，然而，這種方法，多半需要專一性很好的抗體，以及大量的蛋白質需求，並且工作時間得耗費數日才能完成。
陳逸聰教授的研究團隊近年來專注於SiNW-FET的基本原理及其可能應用。若有分子接觸到SiNW-FET的表面，則會影響矽奈米線的表面電位，導致 SiNW-FET改變其導電度。在應用SiNW-FET做為生物感測器時，因生化分子或生物細胞一般處於溶液態，實驗中必需顧及SiNW-FET與溶液界面的複雜電化學。然而經由縝密的設計，SiNW-FET已可做為檢測化學分子或生物系統的感測器，其優點不僅是擁有高靈敏度外，亦兼具專一選擇性，即時回應，無標記檢測，極少量樣品需求，與快速篩選的優異功能。
潘建源副教授的實驗室，主要是以電生理的方法探討神經細胞間的訊息傳導。同時也研究一類可與鈣離子結合的蛋白質，視其如何影響不同類型的鈣離子通道（calcium ion channel）活性。雖然發現有些鈣離子結合蛋白，可以調控鈣離子通道的電流特性，然而此蛋白質與鈣離子通道之間，缺乏明確證據可證明彼此間有直接的交互作用。因此在與陳教授討論後，雖然瞭解蛋白質間的交互作用，比起一般抗體與抗原的作用力要小得很多，利用SiNW-FET來偵測蛋白質間的交互作用，將是實驗上的一項挑戰。但經過詳細評估後，認為仍可應用SiNW-FET來與予探討。
在刊登於《PNAS》的這篇文章中，兩位教授的研究團隊將一個重要的鈣離子結合蛋白：鈣調素（calmodulin，簡稱CaM），與GST結合成融合蛋白 (簡稱CaM-GST)。實驗結果顯示，CaM與心肌肌鈣蛋白（cardiac troponin I）結合時，至少需1 μM的鈣離子來活化其交互作用。而為瞭解CaM是否與鈣離子通道有直接的交互作用，因此先將鈣離子通道表現在細胞膜上，再將細胞膜純化出來，然後將含鈣離子通道的細胞膜萃取物修飾在SiNW-FET上，由觀測電導變化以直接證明CaM與鈣離子通道的交互作用。正面的實驗結果讓整個團隊非常興奮，因為利用這樣的實驗模式，只要非常少量的蛋白，便可驗證蛋白質間是否有交互作用存在；而且所需的時間，比傳統的免疫沉澱縮短許多。
在將來，陳教授與潘教授的研究團隊，將進一步利用這些奈米技術與裝置，進行更多生化活性的測量，並應用於高通量篩選的檢測上。也歡迎有興趣的研究團隊，一起加入探討此類奈米科技的各種研發與應用。
PNAS原文論文
Label-free detection of protein-protein interactions using a calmodulin-modified nanowire transistor
Published online before print December 23, 2009, doi: 10.1073/pnas.0910243107
1. Tsung-Wu Lina,b,
2. Po-Jen Hsieha,b,
3. Chih-Lung Linc,
4. Yi-Ya Fangc,
5. Jia-Xun Yanga,b,
6. Chia-Chang Tsaia,b,
7. Pei-Ling Chianga,b,
8. Chien-Yuan Panc,1 and
9. Yit-Tsong Chena,b,1
aInstitute of Atomic and Molecular Sciences, Academia Sinica, P.O. Box 23-166, Taipei 106, Taiwan;
bDepartment of Chemistry, National Taiwan University, No. 1, Sec. 4, Roosevelt Road, Taipei 106, Taiwan; and
cInstitute of Zoology and Department of Life Science, National Taiwan University, No. 1, Sec. 4, Roosevelt Road, Taipei 106, Taiwan
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